Внутрилагеллярный транспорт - Intraflagellar transport

Внутрилагеллярный транспорт в ресничках нематоды C. elegans

Внутрилагеллярный транспорт или же ЕСЛИ T представляет собой двунаправленную подвижность вдоль микротрубочек аксонемы, которая важна для образования (цилиогенез ) и обслуживание большинства эукариотический реснички и жгутики.[1] Считается, что это необходимо для построения всех ресничек, которые собираются внутри мембранной проекции с поверхности клетки. Плазмодий falciparum реснички и жгутики сперматозоидов Drosophila являются примерами ресничек, которые собираются в цитоплазме и не нуждаются в IFT. Процесс IFT включает перемещение больших белковых комплексов, называемых IFT-частицами или поездами, от тела клетки к верхушке ресничек с последующим их возвращением в тело клетки. Движение наружу или антероградное движение обеспечивается кинезином-2, а движение внутрь или ретроградным движением обеспечивается цитоплазматическим динеином 2 / 1b. Частицы IFT состоят из примерно 20 белков, организованных в два субкомплекса, называемых комплексом A и B.[2]

Впервые об IFT сообщил в 1993 году аспирант Кейт Козмински во время работы в лаборатории доктора Ф. Джоэл Розенбаум в Йельский университет.[3][4] Процесс IFT лучше всего охарактеризован у двустворчатой ​​водоросли. Хламидомонада Reinhardtii а также сенсорные реснички нематода Caenorhabditis elegans.[5]

Было высказано предположение на основании исследований локализации, что белки IFT также функционируют вне ресничек.[6]

Биохимия

Упрощенная модель внутрижгутикового транспорта.

IFT описывает двунаправленное движение немембранно-связанных частиц вдоль дублетных микротрубочек жгутика. аксонема, между аксонемой и плазматической мембраной. Исследования показали, что движение IFT-частиц по микротрубочка осуществляется двумя разными моторами на основе микротрубочек; антероградный (по направлению к кончику жгутика) мотор гетеротримерный кинезин -2, а ретроградный (по направлению к телу клетки) мотор - цитоплазматический динеин 1b. IFT-частицы несут субъединицы аксонемы к месту сборки на кончике аксонемы; таким образом, IFT необходим для роста аксонемы. Следовательно, поскольку аксонема нуждается в постоянном поступлении свежих белков, аксонема с дефектным механизмом IFT будет медленно сокращаться в отсутствие замещающих белковых субъединиц. В здоровых жгутиках частицы IFT меняют направление на кончике аксонемы и, как полагают, несут использованные белки или «продукты обмена» обратно к основанию жгутика.[7][8]

Сами частицы IFT состоят из двух субкомплексов:[9] каждый состоит из нескольких отдельных IFT белки. Два комплекса, известные как «А» и «В», можно разделить посредством центрифугирования сахарозы (оба комплекса примерно при 16S, но при повышенной ионной силе комплекс В осаждается медленнее, таким образом разделяя два комплекса). Многие субъединицы комплексов IFT были названы в соответствии с их молекулярными массами:

Биохимические свойства и биологические функции этих субъединиц IFT только начинают выясняться, например, они взаимодействуют с такими компонентами базального тела, как CEP170 или белки, которые необходимы для образования ресничек, такие как тубулин сопровождающий и мембранные белки.[11]

Физиологическое значение

Из-за важности IFT в поддержании функциональных ресничек, дефектный аппарат IFT в настоящее время является причиной многих заболеваний. фенотипы обычно связаны с нефункциональными (или отсутствующими) ресничками. IFT88, например, кодирует белок, также известный как Tg737 или Polaris у мыши и человека, и было обнаружено, что потеря этого белка вызывает аутосомный -рецессивный поликистоз почек модельный фенотип у мышей. Кроме того, неправильная локализация этого белка после нокдауна WDR62 у мышей приводит к порокам развития мозга и цилиопатиям.[12] Другие болезни человека, такие как дегенерация сетчатки, situs inversus (поворот оси тела влево-вправо), Синдром Сеньора – Лёкена, болезнь печени, первичная цилиарная дискинезия, нефронофтиз, Синдром Альстрёма, Синдром Меккеля – Грубера, Синдром Сенсенбреннера, Синдром Jeune, и Синдром Барде-Бидля, который вызывает кистозные почки и дегенерацию сетчатки, были связаны с аппаратом IFT. Эта разнообразная группа генетические синдромы и генетические заболевания теперь понимают, что они возникают из-за неисправности ресничек, и термин "цилиопатия "теперь используется для обозначения их общего происхождения.[13]Эти и, возможно, многие другие расстройства можно лучше понять, изучив IFT.[7]

Генетические синдромы человека, связанные с мутациями в генах IFT
Ген IFTДругое имяБолезнь человекассылка
IFT27RABL4Синдром Барде-Бидля[14]
IFT43C14ORF179Синдром Сенсенбреннера[15]
IFT121WDR35Синдром Сенсенбреннера[16]
IFT122WDR10Синдром Сенсенбреннера[17]
IFT140KIAA0590Синдром Майнцера – Салдино[18]
IFT144WDR19Синдром Jeune, Синдром Сенсенбреннера[19]
IFT172SLBСиндром Jeune, Синдром Майнцера – Салдино[20]

Одним из самых последних открытий, касающихся IFT, является его потенциальная роль в передаче сигналов. IFT, как было показано, необходим для перемещения др. Сигнальных белков внутри ресничек и, следовательно, может играть роль во многих различных сигнальных путях. В частности, IFT замешана в качестве посредника звуковой еж сигнализация,[21] один из самых важных путей в эмбриогенез.

Рекомендации

  1. ^ [1]
  2. ^ а б c Коул, Д.Г.; Динер, Д.Р .; Himelblau, AL; Бук, PL; Fuster, JC; Розенбаум, Дж. Л. (май 1998 г.). «Chlamydomonas kinesin-II-зависимый внутрижладжковый транспорт (IFT): IFT частицы содержат белки, необходимые для сборки ресничек в сенсорных нейронах Caenorhabditis elegans». J. Cell Biol. 141 (4): 993–1008. Дои:10.1083 / jcb.141.4.993. ЧВК  2132775. PMID  9585417.
  3. ^ Bhogaraju, S .; Taschner, M .; Morawetz, M .; Basquin, C .; Лоренцен, Э. (2011). «Кристаллическая структура внутрижгутикового транспортного комплекса 25/27». Журнал EMBO. 30 (10): 1907–1918. Дои:10.1038 / emboj.2011.110. ЧВК  3098482. PMID  21505417.
  4. ^ Козьминский, KG; Джонсон К.А.; Forscher P; Розенбаум JL. (1993). «Подвижность жгутика эукариот, не связанная с биением жгутиков». Proc Natl Acad Sci U S A. 90 (12): 5519–23. Дои:10.1073 / пнас.90.12.5519. ЧВК  46752. PMID  8516294.
  5. ^ Orozco, JT; Wedaman KP; Синьор Д. Коричневый H; Роза L; Шоли Дж. М. (1999). «Движение мотора и груза по ресничкам». Природа. 398 (6729): 674. Дои:10.1038/19448. PMID  10227290. S2CID  4414550.
  6. ^ Седмак Т., Вольфрум У. (апрель 2010 г.). «Внутрилагеллярные транспортные молекулы в цилиарных и нецилиарных клетках сетчатки». J. Cell Biol. 189 (1): 171–86. Дои:10.1083 / jcb.200911095. ЧВК  2854383. PMID  20368623.
  7. ^ а б Розенбаум, JL; Уитман ГБ (2002). «Внутриглазничный транспорт». Нат Рев Мол Cell Biol. 3 (11): 813–25. Дои:10.1038 / nrm952. PMID  12415299. S2CID  12130216.
  8. ^ Шоли, JM (2008). «Двигатели внутрижгутикового транспорта в ресничках: движение по антенне клетки». Журнал клеточной биологии. 180 (1): 23–29. Дои:10.1083 / jcb.200709133. ЧВК  2213603. PMID  18180368.
  9. ^ Lucker BF, Behal RH, Qin H и др. (Июль 2005 г.). «Характеристика ядра внутрижгутикового транспортного комплекса B: прямое взаимодействие субъединиц IFT81 и IFT74 / 72». J. Biol. Chem. 280 (30): 27688–96. Дои:10.1074 / jbc.M505062200. PMID  15955805.
  10. ^ Бехал RH1, Миллер М.С., Цинь Х., Лакер Б.Ф., Джонс А., Коул Д.Г. (2012). «Субъединичные взаимодействия и организация белков внутрижладжкового транспортного комплекса А Chlamydomonas reinhardtii». J. Biol. Chem. 287 (15): 11689–703. Дои:10.1074 / jbc.M111.287102. ЧВК  3320918. PMID  22170070.CS1 maint: несколько имен: список авторов (связь)
  11. ^ Ламла С. (2009). «Функциональная характеристика центросомного белка Cep170». Диссертация. LMU Muenchen: Fakultät für Biologie.
  12. ^ Shohayeb, B, et al. (Декабрь 2020 г.). «Ассоциация белка микроцефалии WDR62 с CPAP / IFT88 необходима для образования ресничек и развития неокортекса». HMG. 29 (2): 248–263. Дои:10.1093 / hmg / ddz281. PMID  31816041.
  13. ^ Badano, Jose L .; Норимаса Мицума; Фил Л. Билс; Николай Кацанис (сентябрь 2006 г.). "Цилиопатии: новый класс генетических заболеваний человека". Ежегодный обзор геномики и генетики человека. 7: 125–148. Дои:10.1146 / annurev.genom.7.080505.115610. PMID  16722803.
  14. ^ Алдахмеш, М.А., Ли, Ю., Альхашем, А., Анази, С., Алькурая, Х., Хашем, М., Аваджи, А.А., Согати, С., Альхараши, А., Альзахрани, С., Аль-Хазза , SA, Xiong, Y., Kong, S., Sun, Z., Alkuraya, FS (2014). «IFT27, кодирующий небольшой компонент GTPase частиц IFT, мутировал в кровнородственной семье с синдромом Барде-Бидла». Гм. Мол. Genet. 23 (12): 3307–3315. Дои:10.1093 / hmg / ddu044. ЧВК  4047285. PMID  24488770.CS1 maint: несколько имен: список авторов (связь)
  15. ^ Arts, HH, Bongers, EMHF, Mans, DA, van Beersum, SEC, Oud, MM, Bolat, E., Spruijt, L., Cornelissen, EAM, Schuurs-Hoeijmakers, JHM, de Leeuw, N., Cormier-Daire , В., Бруннер, Х.Г., Ноерс, NVAM, Рёпман, Р. (2011). «C14ORF179, кодирующий IFT43, мутирован при синдроме Сенсенбреннера». J. Med. Genet. 48 (6): 390–395. Дои:10.1136 / jmg.2011.088864. PMID  21378380. S2CID  6073572.CS1 maint: несколько имен: список авторов (связь)
  16. ^ Гилиссен, К., Артс, Х.Х., Хойшен, А., Спруайт, Л., Ман, Д.А., Артс, П., ван Лиер, Б., Стихауэр, М., ван Ривийк, Дж., Кант, С.Г., Рёпман , Р., Ноерс, NVAM, Велтман, Дж. А., Бруннер, Х. Г. (2010). «Секвенирование экзома позволяет идентифицировать варианты WDR35, участвующие в синдроме Сенсенбреннера». Являюсь. J. Hum. Genet. 87 (3): 418–423. Дои:10.1016 / j.ajhg.2010.08.004. ЧВК  2933349. PMID  20817137.CS1 maint: несколько имен: список авторов (связь)
  17. ^ Вальчак-Штульпа, Дж., Эггеншвилер, Дж., Осборн, Д., Браун, Д.А., Эмма, Ф., Клингенберг, К., Хеннекам, Р.С., Торре, Г., Гаршасби, М., Цшах, А., Щепанска М., Кравчински М., Захвейя Дж., Зволинска Д., Билес П.Л., Роперс Х.-Х., Латос-Беленска А., Кусс А.В. (2010). «Краниоэктодермальная дисплазия, синдром Сенсенбреннера, представляет собой цилиопатию, вызванную мутациями в гене IFT122». Являюсь. J. Hum. Genet. 86 (6): 949–956. Дои:10.1016 / j.ajhg.2010.04.012. ЧВК  3032067. PMID  20493458.CS1 maint: несколько имен: список авторов (связь)
  18. ^ Перро, И., Сонье, С., Ханейн, С., Филхол, Э., Бизе, А.А., Коллинз, Ф., Салих, МАМ, Гербер, С., Дельфин, Н., Биго, К., Орссо, К., Сильва, Э. и 18 других. (2012). «Синдром Майнцера-Салдино - это цилиопатия, вызванная мутациями IFT140». Являюсь. J. Hum. Genet. 90 (5): 864–870. Дои:10.1016 / j.ajhg.2012.03.006. ЧВК  3376548. PMID  22503633.CS1 maint: несколько имен: список авторов (связь)
  19. ^ Бредруп, К., Сонье, С., Уд, М.М., Фискерстранд, Т., Хойшен, А., Бракман, Д., Лех, С.М., Мидтбо, М., Филхол, Э., Боле-Фейсот, К., Ничке П., Гилиссен К. и 16 других. (2011). «Цилиопатии с аномалиями скелета и почечной недостаточностью из-за мутаций в гене IFT-A WDR19». Являюсь. J. Hum. Genet. 89 (5): 634–643. Дои:10.1016 / j.ajhg.2011.10.001. ЧВК  3213394. PMID  22019273.CS1 maint: несколько имен: список авторов (связь)
  20. ^ Хальбриттер, Дж., Бизе, А.А., Шмидтс, М., Порат, Дж. Д., Браун, Д.А., Джи, Х.Й., Макинерни-Лео, А.М., Круг, П., Филхол, Э., Дэвис, Э.Э., Айрик, Р. , Чарнецкий П.Г. и 38 других. (2013). «Дефекты в компоненте IFT-B IFT172 вызывают синдромы Джуна и Майнцера-Салдино у людей». Являюсь. J. Hum. Genet. 93 (5): 915–925. Дои:10.1016 / j.ajhg.2013.09.012. ЧВК  3824130. PMID  24140113.CS1 maint: несколько имен: список авторов (связь)
  21. ^ Eggenschwiler JT, Андерсон KV (январь 2007 г.). «Реснички и сигнализация развития». Анну Рев Селл Дев Биол. 23: 345–73. Дои:10.1146 / annurev.cellbio.23.090506.123249. ЧВК  2094042. PMID  17506691.

дальнейшее чтение

внешняя ссылка